湛江国产电动机保护器

电动机保护器在大地上已经有三十多个春秋，还是阻挡不住电动机烧毁的发生。究其原因主要有以下三方面：
1、设计时没有正确的产品功能定位，哪些是*功能？哪些是的？（不是功能越多越好）
2、一时没有理想的电流传感器，以至生产的电动机保护器无法实现如下要求：堵绝误动作的产生；与热继电器有很好的互换性；浇灌固化成一体以适应各种恶劣环境，其使用寿命。
3、没能给用户带来切身的利益。
低压电动机毁坏百分之九十七以上是因过电流而引起的，造成过电流原因有过载（堵转）、起动**时、缺相、过压、欠压、三相线路接触不良等等。其中过载（堵转）、起动**时、过压、欠压等原因引起过电流是三相电流均衡增加；而缺相、接触不良、电压不平衡等引起的过电流是其中一相或二相电流增加。因此，高精度与正弦波电流取样是电动机保护器的关键。
一台电动机的毁坏除花钱将其修复外：有时需要机修人员花时间将毁坏的电动机从机械装置内拆卸出来，既费时又耽误生产；一旦是工厂关键设备电动机毁坏造成间接损失将较大。增加了开支，增重了产品的加工成本。经修复过的电动机，其性能也不如原来，加速了整机的折旧。在铜材价格如此高涨的今天，保护与维护电动机免于烧毁，显得尤其重要。

低压智能电动机保护器的可靠性设计
　　摘 要：针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。
　　关键词：微处理器;EMC电磁兼容性;软件;硬件;抗干扰
　　1、引言
　　电动机作为一种拖动机械因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点，在国民经济各个方面被广泛采用。在当代，随着电子技术的发展和智能电动机保护器技术的成熟而普及率越来越高。
　　智能电动机保护器采用了微处理器技术，不仅解决了传统的热继整定粗糙、不能实现断相保护，重复性差、测量参数误差大的缺点。保护器通过电流来判断断相故障，软件模拟热积累过程的方法来实现过载保护等方法保证了电机的可靠运行，而微处理器强大的扩展性包括开关量输入、继电器输出，4~20mA变送输出、RS485通讯等很好的满足了控制系统的“四遥”功能。
　　电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求，因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用，同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。下面就从硬件和软件两个方面提出可靠性设计。
　　2、硬件可靠性设计
　　2.1 微处理的选择
　　采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器，是一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等场合，具有业内的EMC性能。
　　2.2 电源端滤波处理
　　利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC的有效方法。线路如下图，经热敏电阻t、压敏电阻RV1、电感L1、L2、差模电容C1、共模电感L3、共模电容C2、C3组成的两级滤波处理，很好的隔离了由于电源端的输入和输出干扰。PTC热敏电阻器的主要用于过流过热保护，直接串在负载电路中，在线路出现异常状况时，能够自动限制过电流或阻断电流，当故障排除后又恢复原态，俗称“万次保险丝”。根据线路的工作电流来确定选择。压敏电阻主要用于吸收各种操作浪涌及感应雷浪涌过压保护，以防止这类过电压干扰或损坏各种电路元件。根据设计经受的浪涌电压按照允许使用电压和通流容量来选择。其中,L1、L2、C1为抑制差模干扰，L3、C2、C3为抑制共模干扰。L1、L2铁芯应选择不易饱和的材料及M-F特性优良的材料。按照IEC-380安全技术指标推荐，图中元件参数的选择范围为：C1=0.1~2uF;C2、C3=2.2~33uF;L3为几个或几十毫亨，随工作电流不同而取不同的参数值。
　　按照下面公式计算C2、C3的容量：
　　Ii=2πfCyU
　　式中：Ii───允许的交流漏电流
　　f───电源频率;
　　U───电源供电电压;
　　为电源端是否使用滤波器，使用瑞士TRANSIENT 2000电磁兼容测试仪1000V 100KHZ 0.75mS条件群脉冲实验，从TEXtronix TDS1012B捕抓到的信号比较，未使用滤波处理的电源输出端产生了尖峰脉冲，会导致微处理器复位，甚至死机。
　　2.3 信号端处理
　　谐波和电磁辐扰会导致保护器误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无常工作。在电动机控制回路中产生该类干扰源为变频器和现场对讲机。解决的方法有：一是信号输入线胶合，胶合的双胶线能降低共模干扰，由于改变了导线电磁感应的磁通方向，使其感应互相抵消。二是内部线路处理。如下图，采用双差分输入的差动放大器，具有很高的共模抑制比。在输入回路中接RC滤波器、信号的输入和输出端使用器件、降低输入输出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。
　　2.4 保护输出端处理
　　输入输出端采用光电隔离的方法，也是可以消除共模干扰，同时在保护继电器的的输出端并接压敏电阻，有效的提高了继电器的寿命，也降低了由于外部接触器动作对内部的干扰。考虑到客户使用控制电压的不确定性和接触器线圈容量，确认使用MYG14D821。
　　2.5 外部存储技术和保护电路
　　使用外置存储芯片X25043，SPI接口。微处理器内置SPI控制模块，方便的与该芯片接口，外部存储技术保证了运行状态和事件的记录。低电压复位和外部提高了保护器的可靠性。
　　2.6 主体与显示单元通过RS485连接
　　考虑到使用环境的性和要求的多样性，主体与显示单元之间连接也采用RS485 Modbus-Rtu协议连接，提高了显示与控制的可靠性。
　　3、软件可靠性设计
　　3.1 实时多任务的调度
　　保护器起着保护电动机的重任，对它的要求是既不能误动，也不能拒动，而且必须快速。实时多任务的调度实际是通过时间片的轮换实现宏观上的多任务效果。对于保护器而言，存在着三个重要的任务，等间隔的交流采样，根据算法得到稳态与暂态电量数据;根据得到的数据判断故障，故障计时、清零和脱扣输出;人机交互界面。下图以一个周波T=20mS，32点采样为例(考虑到快速除法)，32次采样总时间为3.2mS，数据计算时间为9.72mS, 计时0.36mS,则人机交互的时间为6.72mS。这样的任务调度即满足了保护实时性要求，又较快的响应了参数设置。
　　3.2 软件陷阱
　　程序是固化在微处理器的存储器中，由编译器统一安排，但设计时，设计人员考虑到产品的扩展性，一般留有余量，也因此总有些存储空间会未被使用。当微处理器的PC指针因为干扰被错置时，系统就会出错。软件陷阱就是在不用的存储空间、中断、子程序后加入强制跳转指令，让出错的PC指针恢复正常。
　　方法是： NOP NOP JSR MAIN
　　4、结束语
　　本文针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。

ARD2F智能电动机保护器
　　ARD2F智能电动机保护器是安科瑞电气股份有限公司*的产品，适用于煤矿、石化、冶炼、电力、船舶以及民用建筑等领域。采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的起动**时、过载、堵转、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、阻塞、过压、欠压、温度、tE保护等多种情况进行保护，设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因，并通过LCD中文液晶显示屏、状态指示灯等各种方式，将电机的运行状态清晰、直观地显示出来。该保护器具有RS485远程通讯接口，DC4~20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统，实现电动机运行的远程。
　　下面以安科瑞电气股份有限公司ARD2F产品为例，介绍ARD2F智能电动机保护器的功能和技术参数。
　　符合标准
　　GB14048.1-2000低压开关设备和控制设备总则
　　GB14048.4-2003低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器
　　GB/14048.5-2001低压开关设备和控制设备 控制电路电器和开关元件，*1部分：机电式控制电路电器
　　GB/T17626.4-2006电速瞬变脉冲群抗扰度试验
　　GB/T17626.5-2006浪涌(冲击)抗扰度试验
　　适用环境
　　工作温度：-10℃~+55℃
　　储存温度：-20℃~+65℃
　　相对湿度：5%~95%不结霜
　　海拔：≤2500m
　　污染等级：2级
　　防护等级：IP20
　　安装类别：III级
　　运用场合：煤矿、石化、冶炼、电力、船舶、以及民用建筑等领域
　　选配功能
　　Q — 起动控制(包含K功能)
　　K —开关量输入
　　T — 温度保护
　　J — 报警
　　C — 通讯接口
　　L — 漏电保护
　　M — 4～20mA模拟量输出
　　U — 电压功能
　　SR — SOE事件记录
　　技术参数
　　保护器电源
　　AC85V-265V/DC100V-350V
　　功耗5VA
　　电机额定工作电压
　　AC380V/AC660V，50Hz
　　电动机额定工作电流
　　1.6A(0.4A-1.6A) (采用小型电流互感器)
　　6.3A(1.6A-6.3A)(采用小型电流互感器)
　　25A(6.3A-25A)(采用小型电流互感器)
　　100A(25A-100A)(采用小型电流互感器)
　　250A(63A-250A)(采用电流互感器)
　　800A(250A-800A)(采用电流互感器)
　　继电器输出触点，额定负载容量
　　4路，AC250V，3A;DC30V，3A
　　开关量输入
　　12路，光耦隔离
　　SOE事件记录容量
　　8个事件记录
　　通讯
　　RS485 Modbus协议
　　智能电动机保护器安装尺寸 (单位mm )
　　ARD2F主体安装方式为标准35mm导轨式安装
　　ARD2F显示模块安装方式为嵌入式，外形尺寸为90mm*70mm，开孔尺寸为 86mm*66mm，LCD液晶显示(90FL)。
　　范例
　　型 号：ARD2-25/CKSR
　　电源：AC220V
　　电机额定电流：6.3A~25A
　　应用场合：三相电机
　　测量参数：三相电流、三相平均电流
　　附加功能：RS485通讯、2路开关量输入、8个事件记录
　　型 号：ARD2F-25/CJMQTSR+90FL
　　电源：AC220V
　　电机额定电流： 6.3A~25A
　　应用场合：三相电机
　　测量参数：三相电流、PTC电阻值
　　附加功能：起动控制、温度保护、报警输出、RS485通讯接口、Modbus协议、4-20mA模拟量输出、8个SOE事件记录
　　显示方式：90FL(中文液晶显示)
　　型 号：ARD3-250/CLTUEpSR+90L
　　电源：AC220V
　　电机额定电流： 63A~250A
　　应用场合：三相电机
　　测量参数：三相电流、线电压、有功功率、功率因数、剩余电流、电能
　　附加功能：RS485通讯接口、Modbus协议、漏电保护、温度保护、过压保护、欠压保护、相序保护、欠功率保护、8个SOE事件记录
　　显示方式：90L(中文液晶显示)

电动机保护器功能特点
　　1、电动机保护器采用的微机技术与高性能的集成芯片，整机功能强大、性能优越;
　　2、测试精度高，线性度好，分辨率高，整机抗干扰能力强，保护动作可靠;
　　3、三相电流值，电压值及各类故障代号，显示于LED上、直观清晰;
　　4、稳定性好，长期工作无须维护;
　　5、电动机保护器采用E2PROM存储技术，实现参数设定，掉电后设定参数仍保存下来，勿须再设定
　　6、一机多用，可取代传统的电流互感器、电流表、电压表、热继电器和时间继电器等。
　　7、除了具有通用的保护功能外，还有自启动、通迅启动和关闭，且欠流、过压、欠压、三相电流不平衡、自启动等功能用户可取可舍。
　　8、通过串行数字接口实现信息传送，一台上位机(PC)可接256台保护器，并可对每台电机进行参数设定，启停操作，便于自动化管理。
　　9、在启动时间内，只对断相、过压、欠压、短路及三相电流不平衡进行保护

安科瑞电气股份有限公司[股票代码:300286.SZ]是一家集研发、生产、销售和服务于一体的**企业，致力于为用户端提供能效管理和用电安全的系统解决方案。安科瑞电气具备从云平台软件到传感器的完整生产线，目前已有8000多套各类系统解决方案在全国各地运行，帮助用户实现能源的可视化管理，提供能源数据服务，为用户高效和安全用能保驾**。安科瑞能效管理系统包括变电所运维云平台、安全用电管理云平台、环保用电监管云平台、预付费管理（系统）云平台、智能变配电监控系统、电能质量治理系统、建筑能耗管理系统、工业能源管控平台、漏电火灾监控系统、消防电源监控系统、*门监控、应急照明和疏散指示系统、充电桩收费管理系统、数据中心动环监控系统、智能照明控制系统、IT配电绝缘监测等系统及相关产品。位于无锡江阴市的生产基地--江苏安科瑞电器制造有限公司是江苏省两化融合试点企业，拥有功能完善的产品试验中心，可开展环境、电磁兼容、安全性、可靠性等多种试验。生产过程依托**的信息化管理系统和严格执行ISO9001管理标准，为产品产业化、规模化实施提供了**，仪表年生产能力200万台，电量互感器150万只、节能成套柜10000台套。安科瑞在全国主要城市设立了分公司和办事处，当地配置销售、技术支持团队，快速响应客户需求，为用户提供优质的产品体验。安科瑞高度重视产品质量和技术创新，截止2018年底，公司拥有5项商标、18项发明**、70项实用新型**、93项外观**、147项计算机软件着作权，并参与多个国家或行业标准的制定。经过多年的积累和发展，安科瑞参与了诸多用户端能效管理项目，包括沪昆高铁多个站房电力监控和智能照明控制系统、上海通用汽车能耗管理系统、宁夏医科大学附属医院能源管理系统、天狮大学城宿舍远程预付费系统、山东金麒麟能源管理系统、苏州铁狮门能源管理系统、苏州中心消防电源管理系统等等。